WO2002096566A1 - Zentrifugalseparator - Google Patents

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WO2002096566A1
WO2002096566A1 PCT/EP2002/005664 EP0205664W WO02096566A1 WO 2002096566 A1 WO2002096566 A1 WO 2002096566A1 EP 0205664 W EP0205664 W EP 0205664W WO 02096566 A1 WO02096566 A1 WO 02096566A1
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WO
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bearing
spindle
motor
point
frame
Prior art date
Application number
PCT/EP2002/005664
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English (en)
French (fr)
Inventor
Wilfried Mackel
Original Assignee
Westfalia Separator Ag
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Publication date
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Priority to CA2448257A priority patent/CA2448257C/en
Priority to JP2002593069A priority patent/JP4149817B2/ja
Priority to EP02745310A priority patent/EP1392446B1/de
Priority to DE50201474T priority patent/DE50201474D1/de
Priority to AT02745310T priority patent/ATE281243T1/de
Priority to NZ529194A priority patent/NZ529194A/en
Priority to US10/478,173 priority patent/US6960158B2/en
Priority to AU2002316919A priority patent/AU2002316919B2/en
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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04B—CENTRIFUGES
    • B04B9/00—Drives specially designed for centrifuges; Arrangement or disposition of transmission gearing; Suspending or balancing rotary bowls
    • B04B9/12—Suspending rotary bowls ; Bearings; Packings for bearings

Definitions

  • the invention relates to a centrifugal separator with a centrifuge frame, a rotatable, vertically arranged spindle with a drum mounted thereon and with a motor, the rotor axis of which is arranged vertically, the spindle being rotatable in a bearing pot and being spatially pivotable about an articulation point relative to the centrifuge frame.
  • a generic centrifugal separator is known from DE 31 25 832.
  • the center of gravity of the oscillating drive components coincides with the articulation point, which lies in the area of the single bearing.
  • the rotating unit consisting of spindle and drum is rotatably supported in a bearing pot via roller bearings.
  • the bearing pot including the rotating unit is suspended in the centrifuge frame.
  • slotted bushings or the like are proposed which permit an angular deviation of the axis of rotation from the vertical.
  • the belt is a wearing part that leads to increased maintenance. Slip in the belt drive leads to losses in the drive power. To the extent that the frictional heat generated by slippage can no longer be released from the frame to the environment, the frame heats up increasingly.
  • the known separator with belt drive is therefore not desirable in many environments where there is a risk of explosion.
  • the drive power that can be transmitted by the belt drive is also limited.
  • centrifugal separator is known from DE 43 14 440 Cl, in which the drive spindle, the drum and the rotor of the motor are rigidly connected to one another and form a rotating system which is non-resiliently mounted in a bearing bridge.
  • the bearing bracket and the stator of the motor are elastically connected to the centrifuge frame.
  • the rotating system oscillates around an articulation point during operation of the centrifuge. Due to the mass forces and bearing loads to be controlled, the known design is not suitable for heavy engines with high drive power.
  • centrifugal separator which can be used in potentially explosive environments and which can be used with standard motors with high drive power.
  • this object is achieved in that the motor is rigidly attached with its housing to the centrifuge frame, the rotor axis of the motor being essentially aligned with the longitudinal axis of the drive spindle when the centrifugal separator is at rest - that the rotor the motor is connected to the spindle at a coupling point via a flexible coupling element, and that the spindle is mounted in the bearing cup at at least two spaced-apart bearing points by means of roller bearings and - that the bearing cup is connected to the centrifuge frame via elastic bearing elements.
  • the advantage of this is that the motor is decoupled from the gyroscopic movement of the spindle and drum.
  • the flexible coupling element provided between the motor and spindle can have an angular offset between the axes as well compensate for a small radial offset so that there is no strong bending load on the motor shaft and the rotor bearings of the motor. This enables the inexpensive use of standard motors. Due to the fixed mounting of the motor on the centrifuge frame, the mass of the oscillating system is reduced by the motor mass and it is possible to use heavy motors with high drive power.
  • centrifuge according to the invention is basically suitable for use in an explosive environment.
  • the storage of the rotating system in a bearing pot, which is connected to the frame via elastic bearing elements, means that an angular misalignment only occurs between the bearing pot and the frame, whereas the angular misalignment between the inner ring and outer ring of the respective bearings is greatly reduced. Standard rolling bearings can thus be used.
  • the inclination of the axis of rotation relative to a vertical which occurs during operation of the separator, causes one of the elastic bearing elements arranged between the bearing pot and the frame to be compressed, while an opposite one is stretched.
  • the compression or expansion of the bearing elements can take place all around with the gyroscopic movement of the rotating system.
  • the bearing pot with a bearing pot collar has at least three elastic bearing elements. te is placed on the centrifuge frame and when the bearing pot with a bearing pot collar is placed on the centrifuge frame via at least three elastic bearing elements and that at least three guide pins are arranged on the bearing pot, each of which engages in a compatible bore in the centrifuge frame and which are deformable in the axial direction and / or axially displaceable in the bores.
  • the guide pins are axially displaceable within the bore or at least deformable to such an extent that a relative movement between the bearing cup collar and the frame in the direction of the longitudinal axis is possible.
  • the bearing cup While the bearing elements arranged between the bearing cup collar and the top of the centrifuge frame absorb the axial forces, the bearing cup is additionally fixed in the radial direction by the guide pin. This makes it possible for the bearing pot to incline and straighten up all the way around with the gyroscopic movement of the drum and spindle, while always maintaining a defined position in relation to the centrifuge frame. The point of articulation therefore always lies essentially on the longitudinal axis and does not migrate radially.
  • Jig. 1 shows a first embodiment of the centrifugal separator of the invention in a schematic sectional view
  • 2 shows a second embodiment of the centrifugal separator of the invention, likewise in a sectional view
  • FIG. 1 shows a centrifugal separator 100 in a complete sectional view.
  • a motor 90 is attached to the underside of a centrifuge frame 40 screwed onto a foundation 2.
  • a bearing pot 20 is inserted, which is held via elastic bearing elements 50 and guide pins 30.
  • a vertically arranged spindle 10, on which a drum 12 is placed, is rotatably mounted in the bearing pot 20.
  • the spindle 10 is connected to the motor 90 via a flexible coupling element 70.
  • a grooved coupling bush and a feather key can be provided as a coupling element.
  • the longitudinal axis 11 of the spindle 10 and the rotor axis 91 run in the idle state of the centrifugal separator 10.
  • the bearing pot 20 has in particular a bearing pot collar 21, an upper bearing point 22 and a lower bearing point 24.
  • the spindle 10 is rotatably supported by roller bearings.
  • a plurality of bearing elements 50 are arranged distributed over the circumference. Furthermore, at least two guide pins 30 are provided, which are in compact Engage tible holes in the centrifuge frame 40.
  • the guide pins 30 are axially elastic and / or axially displaceable and largely inelastic to radial loads.
  • the spindle 10 is connected to the motor 90 via the flexible coupling element 70, so that an angular offset between the rotor axis 91 and the longitudinal axis 11 of the spindle 10 is due to a gyroscopic movement of the rotating system of spindle 10 and drum 12 is possible.
  • the rotating system swings around pivot point G; the spindle axis 11 and the rotor axis 91 intersect at the articulation point G.
  • the coupling point K is deflected slightly radially outward, as a result of which the shaft of the motor 90 is also inclined.
  • Coupling point K is placed as close as possible to the articulation point G in order to keep the angular offset between the spindle axis 11 and the rotor axis 91 as small as possible and thus to keep the load on the bearings in the motor 90 low.
  • the clutch 70 can also be designed such that a small radial offset between the axes 11 and 91 can be compensated for.
  • a torsionally flexible design is possible in order to cushion torque peaks during operation of the system.
  • the distance between the coupling point K and the articulation point G is 0.1 to 0.25 times the distance between the articulation point G and the center of gravity S of the rotating system consisting of drum 12 and spindle 10.
  • the load is the Bearings of the motor 90 rigidly screwed to the frame 40 are small and do not lead to a significant reduction in the life of the motor 90.
  • the bearing points of the guide pins 30 ⁇ relative to the coupling element 70 are arranged so deep on the frame 40 x that the articulation point G coincides with the coupling point K ⁇ .
  • the inclined position of the spindle axis 11 can thus be completely compensated for within the coupling element 70 during operation.
  • the coupling point remains on the longitudinal axis 91 of the motor 90 even during the operation of the centrifuge, so that the rotor axis 91 of the motor 90 is no longer deflected and, as a whole, is hardly loaded by the gyroscopic movement of the rotating system.
  • FIGS. 3a and 3b show the orientation of the bearing cup 20 relative to the frame 40 ⁇ in different positions in the embodiment of the centrifuge 100 according to FIG. 2, in which the articulation point G ⁇ coincides with the coupling point K.
  • the spindle 10 is mounted on the bearings 22, 24 within the bearing cup 20 via roller bearings, in particular angular contact ball and roller bearings.
  • the guide pins are fastened 30 times on the underside of the bearing collar 21. These have a cone section 32 x and a cylinder section 34 x , which is inserted into a bushing 35 ⁇ .
  • the sleeve 35 preferably comprises an elastomeric layer which is surrounded by an inner and an outer jacket made of metal.
  • the guide pin 30 ⁇ is inserted into a bore 44 x in the frame 40 'via the bush 35 x .
  • the fun The locking pin 30 * is mounted radially stiffly in the frame 40 ⁇ via the bush 35 ', while in the axial direction with a slanted position of the bearing cup 20 a slight axial displacement of the guide pin 30 ⁇ within the bore 44 ⁇ is possible.
  • bearing elements 50 are provided between the frame 40 'and the bearing cup collar 21, which preferably consist of elastomeric materials.
  • the weight forces of the rotating system are transmitted from the spindle 10 to the bearing elements 50 via the bearing pot 20 rigidly connected thereto and then introduced into the frame 40 x .
  • the axial paths of the guide pins 30 ⁇ are short, since the guide pins are arranged at a small radial distance from the hinge point G x , and are preferably made possible by the elastic design of the bush 35 '.
  • the guide pins 30 ⁇ ensure that the bearing pot 20 is supported in a radially rigid manner, so that the position of the articulation point G ⁇ with respect to the frame 40 ′ is largely constant, and that the bearing pot 20, on the other hand, with respect to an oblique position forced by the rotating system the spindle 10 is compliant.

Landscapes

  • Centrifugal Separators (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Zentrifugalseparator (100) mit einem Zentrifugengestell (40) , einer rotierbaren, vertikal angeordneten Spindel (10) mit einer Trommel (12) und einem Motor (90) mit vertikaler Rotorachse (91), wobei die Spindel (10) in einem Lagertopf (20) drehbar und um einen Gelenkpunkt (G) gegenüber dem Zentrifugengestell (40) räumlich pendelbar gelagert ist. Erfindungsgemäss ist der Motor (90) mit seinem Gehäuse starr an dem Zentrifugengestell (40) befestigt, wobei die Rotorachse (91) des Motors (90) im Ruhezustand mit der Längsachse (11) der Antriebsspindel (10) fluchtet. Der Rotor des Motors (90) ist an einem Kupplungspunkt (K) über ein biegeelastisches Kupplungselement (70) mit der Spindel (10) verbunden. Die Spindel (10) ist an wenigstens zwei beabstandet voneinander angeordneten Lagerstellen (22, 24) mittels Wälzlagern in dem Lagertopf (40) gelagert; der Lagertopf (20) ist über elastische Lagerelemente (50) mit dem Zentrifugengestell (40) verbunden.

Description

Zentrifugalseparator
Die Erfindung betrifft einen Zentrifugalseparator mit einem Zentrifugengestell, einer rotierbaren, vertikal angeordneten Spindel mit einer darauf aufgesetzten Trommel und mit einem Motor, dessen Rotorachse vertikal angeordnet ist, wobei die Spindel in einem Lagertopf drehbar und um einen Gelenkpunkt gegenüber dem Zentrifugengestell räumlich pendelbar gelagert ist .
Aus der DE 31 25 832 ist ein gattungsgemäßer Zentrifugalseparator bekannt. Hierbei fällt der Schwerpunkt der pendelnden Antriebsteile mit dem Gelenkpunkt zusammen, der im Bereich des einzigen Lagers liegt. Die rotierende Einheit aus Spindel und Trommel ist in einem Lagertopf über Wälzlager drehbar gelagert. Der Lagertopf einschließlich der rotierenden Einheit ist pendelnd in dem Zentrifugengestell aufgehängt. Hierzu werden Schlitzbuchsen oder dergleichen vorgeschlagen, die eine Winkelabweichung der Rotationsachse gegenüber der Vertikalen erlauben. Durch diese konstruktiven Ausbildungen wird die Massenwirkung der Spindel um ein Vielfaches gesenkt . Es können Trommeln mit wesentlich größerem Gewicht und Trommeln, die mit unterschiedlichen Drehzahlen betrieben werden, eingebaut werden. Infolge der kurzen Spindel ist eine große Steifigkeit gegeben. Die bekannte Zentrifuge wird jedoch über einen Riemen angetrieben. Der Riemen stellt ein Verschleißteil dar, das eine erhöhte Wartung nach sich führ . Schlupf im Riementrieb führt zu Verlusten bei der Antriebsleistung. Soweit die durch Schlupf entstehende Reibungswärme nicht mehr vom Gestell an die Umgebung abgegeben werden kann, heizt sich das Gestell zunehmend auf. Der bekannte Separator mit Riementrieb ist daher in vielen exp- losionsgefahrdeten Umgebungen nicht erwünscht. Auch ist die durch den Riementrieb übertragbare Antriebsleistung begrenzt .
In der DE 37 14 627 AI ist ein Zentrifugalseparator offenbart, bei dem der Motor direkt mit der Spindel verbunden ist. Die Zentrifugentrommel, die Spindel und der Motor bilden insgesamt eine pendelnde Einheit, die über zwei Lagerstellen so in dem Zentrifugengestell gelagert ist, dass eine Pendelbewegung um einen Drehpunkt im Bereich einer unteren Lagerstelle möglich ist. Die obere Lagerstelle ist über e- lastische Elemente mit dem Gestell verbunden und gibt somit gegenüber einer Auslenkung der Spindel während des Betriebs der Zentrifuge nach. Damit werden die auf die obere Lagerstelle wirkenden Kräfte reduziert. Nachteilig an dieser Anordnung ist aber, dass die untere Lagerstelle zugleich als Drehgelenk fungieren muss und dazu geeignete Spezialausfüh- rungen von Wälzlagern erfordert. Durch den mit der Spindel und Trommel pendelnden Motor sind Größe und Gewicht des Motors begrenzt und damit auch die verfügbare Motorantriebs- leitung.
Aus der DE 43 14 440 Cl ist ein weiterer Zentrifugalseparator bekannt, bei dem die Antriebsspindel, die Trommel und der Rotor des Motors starr miteinander verbunden sind und ein rotierendes System bilden, das unelastisch in einer Lagerbrücke gelagert ist . Die Lagerbrücke und der Stator des Motors sind zusammen elastisch mit dem Zentrifugengestell verbunden. Das rotierende System pendelt im Betrieb der Zentrifuge um einen Gelenkpunkt. Aufgrund der zu beherrschenden Massenkräfte und Lagerbelastungen ist die bekannte Bauweise für schwere Motoren mit hoher Antriebsleistung nicht geeignet .
Es stellt sich daher die Aufgabe, einen Zentrifugalseparator anzugeben, der in explosionsgefährdeten Umgebungen einsetzbar ist und bei dem Standard-Motoren mit hoher Antriebsleistung einsetzbar sind.
Diese Aufgabe wird bei einem Zentrifugalseparator der ein- gangs genannten Art dadurch gelöst, dass der Motor mit seinem Gehäuse starr an dem Zentrifugengestell befestigt ist, wobei die Rotorachse des Motors im Ruhezustand des Zentrifugalseparators im wesentlichen mit der Längsachse der Antriebsspindel fluchtet, - dass der Rotor des Motors an einem Kupplungspunkt über ein biegeelastisches Kupplungselement mit der Spindel verbunden ist, und dass die Spindel an wenigstens zwei beabstandet voneinander angeordneten Lagerstellen mittels Wälzlagern in dem Lagertopf gelagert ist und - dass der Lagertopf über elastische Lagerelemente mit dem Zentrifugengestell verbunden ist.
Vorteilhaft hieran ist, dass der Motor von der Kreiselbewegung von Spindel und Trommel entkoppelt ist. Das zwischen Motor und Spindel vorgesehene biegeelastische Kupplungsele- ment kann einen Winkelversatz zwischen den Achsen, wie auch einen geringen radialen Versatz kompensieren, so dass keine starke Biegebelastung der Motorwelle und der Rotorlager des Motors auftritt. Damit ist die kostengünstige Verwendung von Standard-Motoren möglich. Durch die ortsfeste Anbringung des Motors am Zentrifugengestell ist die Masse des pendelnden Systems um die Motormasse reduziert und es ist möglich, schwere Motoren mit hoher Antriebsleistung einzusetzen.
Durch die direkte Ankopplung des Motors an die Spindel treten im Antriebsstrang keine starken Leistungsverluste mehr auf, die zu einer Gestellerwärmung führen könnten, so dass die erfindungsgemäße Zentrifuge grundsätzlich für den Einsatz in einer explosionsgefährdeten Umgebung geeignet ist.
Die Lagerung des rotierenden Systems in einem Lagertopf, der über elastische Lagerelemente mit dem Gestell verbunden ist, führt dazu, dass sich ein Winkelversatz nur zwischen Lagertopf und Gestell einstellt, wohingegen der Winkelversatz zwischen Innenring und Außenring der jeweiligen Lager stark reduziert ist. Damit können Standard-Wälzlager eingesetzt werden.
Die sich im Betrieb des Separators einstellende Neigung der Drehachse gegenüber einer Vertikalen bewirkt, dass eines der zwischen Lagertopf und Gestell angeordneten elastischen Lagerelemente gestaucht wird, während ein gegenüberliegendes gedehnt wird. Durch eine Verteilung einer Vielzahl von La- gerelementen entlang des Umfangs eines Kragens des Lagertop- fes kann die Stauchung bzw. Dehnung der Lagerelemente umlaufend mit der Kreiselbewegung des rotierenden Systems erfolgen.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Lagertopf mit einem Lagertopfkragen über wenigstens drei elastische Lagerelemen- te auf das Zentrifugengestell aufgesetzt ist und wenn der Lagertopf mit einem Lagertopfkragen über wenigstens drei e- lastische Lagerelemente auf das Zentrifugengestell aufgesetzt ist und dass an dem Lagertopf ragen wenigstens drei parallel zur Längsachse angeordneter Führungsstift befestigt sind, die jeweils in eine kompatible Bohrung im Zentrifugengestell eingreifen und die in axialer Richtung verformbar und/oder in den Bohrungen axial verschiebbar angeordnet sind. Die Führungsstifte sind innerhalb der Bohrung axial verschiebbar oder zumindest so weit verformbar, dass eine Relativbewegung zwischen Lagertopfkragen und Gestell in Richtung der Längsachse möglich ist. Während die zwischen Lagertopfkragen und der Oberseite des Zentrifugengestells angeordneten Lagerelemente die axialen Kräfte aufnehmen, wird der Lagertopf durch die Führungsstift zusätzliche in radialer Richtung festgelegt. Damit ist es möglich, dass der Lagertopf sich umlaufend mit der Kreiselbewegung von Trommel und Spindel schräg neigt und wieder aufrichtet und dabei stets eine definierte Lage in Bezug auf das Zentrifugenge- stell beibehält. Der Gelenkpunkt liegt damit immer im wesentlichen auf der Längsachse und wandert nicht radial aus.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen. Die Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen im einzelnen:
Jig. 1 eine erste Ausführungsform des Zentrifugalseparators der Erfindung in schematischer Schnittansicht; Fig. 2 eine zweite Ausführungsform des Zentrifugalseparators der Erfindung, ebenfalls in Schnittansicht; und
Fig. 3a, 3b den Lagertopf bei der Ausführungsform nach Fig. 2 in verschiedenen Winkelstellungen, in
Schnittansicht .
In Figur 1 ist ein Zentrifugalseparator 100 in einer vollständigen Schnittansicht dargestellt. An der Unterseite eines auf einem Fundament 2 angeschraubten Zentrifugenge- stells 40 ist ein Motor 90 befestigt. In die Oberseite des Gestells 40 ist ein Lagertopf 20 eingesetzt, der über elastische Lagerelemente 50 und über Führungsstifte 30 gehalten ist. In dem Lagertopf 20 ist eine vertikal angeordnete Spindel 10, auf die eine Trommel 12 aufgesetzt ist, drehbar ge- lagert.
Die Spindel 10 ist mit dem Motor 90 über ein biegeelastisches Kupplungselement 70 verbunden. Zur Momentenübertragung können als Kup lungselement eine genutete Kupplungsbuchse und eine Passfeder vorgesehen sein. Die Längsachse 11 der Spindel 10 und die Rotorachse 91 laufen im Ruhezustand des Zentrifugalseparators 10 in Flucht.
Der Lagertopf 20 weist insbesondere einen Lagertopfkragen 21, eine obere Lagerstelle 22 und eine untere Lagerstelle 24 auf. In den Lagerstellen 22, 24 ist die Spindel 10 ü- ber Wälzlager drehbar gelagert.
Zwischen der Oberseite des Gestells 40 und der Unterseite des Lagertopf ragens 21 sind über den Umfang verteilt eine Vielzahl von Lagerelementen 50 angeordnet. Weiterhin sind wenigstens zwei Führungsstifte 30 vorgesehen, die in kompa- tible Bohrungen im Zentrifugengestell 40 eingreifen. Die Führungsstifte 30 sind axial elastisch und/oder axial verschiebbar angeordnet und gegenüber radialen Belastungen weitgehend unelastisch.
Am Kupplungspunkt K ist die Spindel 10 über das biegeelastisches Kupplungselement 70 mit dem Motor 90 verbunden, so dass ein Winkelversatz zwischen der Rotorachse 91 und der Längsachse 11 der Spindel 10, der auf eine Kreiselbewegung des rotierenden Systems aus Spindel 10 und Trommel 12 zu- rückzuführen ist, ermöglicht ist. Dabei pendelt das rotierende System um den Gelenkpunkt G; die Spindelachse 11 und die Rotorachse 91 schneiden sich im Gelenkpunkt G. Der Kupplungspunkt K wird bei einer Schrägstellung der Spindelachse 11 geringfügig radial nach außen ausgelenkt, wodurch auch die Welle des Motors 90 eine Schrägstellung erfährt. Der
Kupplungspunkt K ist so nah wie möglich an den Gelenkpunkt G herangelegt, um den zu kompensierenden Winkelversatz zwischen Spindelachse 11 und Rotorachse 91 so klein wie möglich und damit die Belastung der Lager im Motor 90 gering zu hal- ten.
Die Kupplung 70 kann weiterhin so ausgebildet sein, dass ein geringer radialer Versatz zwischen den Achsen 11 und 91 ausgeglichen werden kann. Zusätzlich ist eine drehelastische Ausbildung möglich, um Drehmomentspitzen beim Betrieb des Systems abzufedern.
Als besonders geeignet hat es sich erwiesen, wenn der Abstand des Kupplungspunktes K zum Gelenkpunkt G das 0,lfache bis 0,25fache des Abstands des Gelenkpunkts G zum Schwerpunkt S des rotierenden Systems aus Trommel 12 und Spin- del 10 beträgt. Bei dieser Geometrie ist die Belastung der Lager des starr am Gestell 40 verschraubten Motors 90 gering und führt zu keiner wesentlichen Verkürzung der Lebensdauer des Motors 90.
In einer weiteren Ausführungsform eines Zentrifugalsepara- tors 100 Λ, die in Figur 2 dargestellt ist, sind die Lagerpunkte der Führungsstifte 30 Λ gegenüber dem Kupplungselement 70 so tief am Gestell 40 x angeordnet, dass der Gelenkpunkt G mit dem Kupplungspunkt KΛ zusammenfällt. Damit kann die Schrägstellung der Spindelachse 11 im Betrieb vollstän- dig innerhalb des Kupplungselements 70 kompensiert werden. Der Kupplungspunkt bleibt auch während des Betriebes der Zentrifuge auf der Längsachse 91 des Motors 90, so dass die Rotorachse 91 des Motors 90 nicht mehr ausgelenkt und insgesamt durch die Kreiselbewegung des rotierenden Systems kaum noch belastet wird.
Die Figuren 3a und 3b zeigen die Ausrichtung des Lagertopfes 20 gegenüber dem Gestell 40 Λ in verschiedenen Stellungen bei der Ausführungsform der Zentrifuge 100 gemäß Figur 2, bei der der Gelenkpunkt Gλ mit dem Kupplungspunkt K zusa - menfällt.
Die Spindel 10 ist über Wälzlager, insbesondere Schrägkugel- und Rollenlager, an den Lagerstellen 22, 24 innerhalb des Lagertopfes 20 gelagert. An der Unterseite des Lagertopfkra- gens 21 sind die Führungsstifte 30 x befestigt. Diese weisen einen Kegelabschnitt 32 x auf und einen Zylinderabschnitt 34 x, der in eine Buchse 35 λ eingesetzt ist. Die Buchse 35 umfasst vorzugsweise eine elastomere Schicht, die von einem inneren und einem äußeren Mantel aus Metall umgeben ist. Über die Buchse 35 x wird der Führungsstift 30 Λ in eine Bohrung 44 x in dem Gestell 40' eingesetzt. Der Fun- rungsstift 30* ist über die Buchse 35' radial steif in dem Gestell 40 Λ gelagert, während in axialer Richtung bei einer Schrägstellung des Lagertopfes 20 eine geringfügige axiale Verschiebung des Führungsstiftes 30 Λ innerhalb der Boh- rung 44 λ möglich ist.
Weiterhin sind zwischen dem Gestell 40' und dem Lagertopf- kragen 21 mehrere Lagerelemente 50 vorgesehen, die vorzugsweise aus elastomeren Werkstoffen bestehen. Die Gewichts- kräfte des rotierenden Systems werden von der Spindel 10 ü- ber den damit starr verbundenen Lagertopf 20 auf die Lagerelemente 50 übertragen und dann in das Gestell 40 x eingeleitet.
In der in Fig. 3a dargestellten Ausgangsstellung ist die Längsachse 11 der Spindel 10 vertikal ausgerichtet und die Lagerelemente 50 sind gleichmäßig axial belastet. Eine Symmetrieebene 36 * läuft etwa auf halber Höhe durch den Mittelpunkt der Lagerbuchsen 35'. Der Gelenkpunkt G' bzw. Kupplungspunkt K liegen auf dem Schnittpunkt der Symmetrieebene 36 mit den Längsachsen 91 bzw. 11.
In Fig. 3b ist durch die Kreiselbewegung und -kräfte des rotierenden Systems aus Trommel, Spindel 10 und Unwucht des Systems eine Schrägstellung der Längsachse 11 um einen Winkel α erfolgt, und der Lagertopf 20 ist um diesen Winkel um den Gelenkpunkt G gedreht. Auf der einen Seite ist ein La- gerelement 50 zwischen Lagertopfkragen 21 und Gestell 40 x gestaucht und auf der anderen Seite eines gedehnt . Durch die in den verformten, elastomeren Lagerelementen 50 gespeicherte Federenergie wird ein rückstellendes Moment erzeugt, dass zusammen mit dem Kreiselmoment eine Aufrichtung des rotie- renden Systems bewirkt. Mit der Schrägstellung des Lagertopfes 20 wird der in Fig. 3b links angeordnete Führungsstift axial nach unten verschoben, während der rechte Führungsstift angehoben wird. Die axialen Wege der Führungsstifte 30 λ sind kurz, da die Führungsstifte in geringem radialen Abstand vom Gelenkpunkt Gx angeordnet sind, und werden vorzugsweise durch die elastische Ausbildung der Buchse 35' ermöglicht. Durch die Führungsstifte 30 λ wird erreicht, dass der Lagertopf 20 radial steif gelagert ist, so dass die Lage des Gelenkpunk- tes Gλ gegenüber dem Gestell 40 ' weitgehend konstant ist, und dass der Lagertopf 20 andererseits gegenüber einer durch das rotierende System aufgezwungenen Schrägstellung der Spindel 10 nachgiebig ist.
Da Gelenkpunkt G und Kupplungspunkt K bei der Ausführungs- form der Zentrifuge 100 λ gemäß den Figuren 2, 3a und 3b zusammenfallen, wird der Versatz um den Winkel a vollständig in dem Kupplungselement 70 kompensiert, so dass die Rotorachse 91 ihre Lage unverändert beibehält.

Claims

Patentansprüche :
1. Zentrifugalseparator (100;100') mit einem Zentrifugengestell (40;40'), einer rotierbaren, vertikal angeordneten Spindel (10) mit einer darauf aufgesetzten Trommel (12) und mit einem Motor (90) , dessen Rotorachse (91) verti- kal angeordnet ist, wobei die Spindel (10) in einem Lagertopf (20) drehbar und um einen Gelenkpunkt (G;G') gegenüber dem Zentrifugengestell (40;40') räumlich pendelbar gelagert ist,
dadurch gekennzeichnet, - dass der Motor (90) mit seinem Gehäuse starr an dem Zentrifugengestell (40;40') befestigt ist, wobei die Rotorachse (91) des Motors (90) im Ruhezustand des Zentrifugalseparators (100;100') im wesentlichen mit der Längsachse (11) der Antriebsspindel (10) fluchtet, - dass der Rotor des Motors (90) an einem Kupplungs- punkt (K) über ein biegeelastisches Kupplungselement (70) mit der Spindel (10) verbunden ist, und dass die Spindel (10) an wenigstens zwei beabstandet voneinander angeordneten Lagerstellen (22, 24) mittels Wälzla- gern in dem Lagertopf (40;40') gelagert ist und dass der Lagertopf (20) über elastische Lagerelemente (50) mit dem Zentrifugengestell (40;40') verbunden ist .
2. Zentrifugalseparator (100,100') nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gelenkpunkt (G; G') im Bereich der Symmetrieebene der unteren Lagerstelle (24) liegt.
3. Zentrifugal'separator (100) nach Anspruch 1 oder 2, da- durch gekennzeichnet, dass der Abstand des Kupplungs- punktes (K) zum Gelenkpunkt (G) dem 0,lfachen bis 0,25fachen des Abstands des Gelenkpunkts (G) zum Schwerpunkt (S) des rotierenden Systems aus Trommel (12) und Spindel (10) beträgt.
4. Zentrifugalseparator (100') nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, dass der Kupplungspunkt (K) im wesentlichen mit dem Gelenkpunkt (G' ) zusammenfällt.
5. Zentrifugalseparator (100;100') nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagertopf (20) mit einem Lagertopfkragen (21) über wenigstens drei e- lastische Lagerelemente (50) auf das Zentrifugengestell (40;40') aufgesetzt ist und dass an dem Lagertopfkragen (21) wenigstens drei parallel zur Längsachse (11) angeordnete Führungsstifte (30/30') befestigt sind, die je- weils in eine kompatible Bohrung (44') im Gestell
(40;40') eingreifen und die in axialer Richtung verformbar und/oder in den Bohrungen (44') axial verschiebbar angeordnet sind.
6. Zentrifugalseparator nach Anspruch 5, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Führungsstifte (30;30') jeweils über eine Buchse (35') in die Bohrung (44') eingesetzt sind.
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